GB/T 17421.4-2003 机床检验通则 第4部分：数控机床的圆检验

标准中涉及的相关检测项目

相关检测项目：

• 圆度误差检测
• 位置精度检测
• 平面度误差检测
• 重复定位精度检测
• 振动及噪声检测

检测方法：

• 使用圆度仪进行圆度误差检测，以便测量机床工件的圆形度偏差。
• 利用激光干涉仪或其他高精度测量设备进行位置精度检测。
• 通过使用平面度仪表或安装工件进行平面度误差检测。
• 采用反复进行定位测试的方法来检测重复定位精度。
• 使用专用设备进行振动和噪声水平的监测和分析。

涉及产品：

• 数控车床
• 数控铣床
• 数控磨床
• 加工中心

该标准主要适用于数控机床的圆性能检测，以保证这些机床在精密加工中的稳定性和精度。

GB/T 17421.4-2003 机床检验通则 第4部分：数控机床的圆检验的基本信息

标准名：机床检验通则 第4部分：数控机床的圆检验

标准号：GB/T 17421.4-2003

标准类别：国家标准(GB)

发布日期：2003-01-01

实施日期：2004-06-01

标准状态：现行

GB/T 17421.4-2003 机床检验通则 第4部分：数控机床的圆检验的简介

GB/T17421的本部分规定了两线性轴线联动所产生的圆形轨迹的圆滞后、圆偏差及半径偏差的检验和评定方法。有关的检验工具见GB/T17421.1-1998中的6.6.3说明。GB/T17421.4-2003机床检验通则第4部分：数控机床的圆检验GB/T17421.4-2003

GB/T 17421.4-2003 机床检验通则 第4部分：数控机床的圆检验的部分内容

GB/T17421《机床检验通则》分为如下几个部分：-第1部分：在无负荷或精加工条件下机床的几何精度；GB/T17421.4—2003/IS0230-4:1996第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定；-第3部分：热效应的评定；

第4部分：数控机床的圆检验；

-第5部分：噪声辐射的评定；

一第6部分：对角线位移检验。

本部分为GB/T17421的第4部分，等同ISO230-4：1996《机床检验通则第4部分：数控机床的圆检验》(英文版）。

为便于使用，对于ISO230-4：1996（英文版），本部分还做了下列编辑性修改：按照GB/T1.1一2000的规定进行了编写，增加了“目次”和“前言”，“规范性引用文件”一章所列国家标准的名称后面标识了相应国际标准编号、一致性程度代号；-原国际标准中“参考文献”为资料性附录D,按照GB/T1.1的规定改为附录A、附录B、附录C后的一个要素，

—删除了ISO230-4：1996的前言；一将一些适用于国际标准的表述改为适用于我国标准的表述。本部分的附录A、附录B、附录C为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国金属切削机床标准化技术委员会（SAC/TC22）归口。本部分起草单位：北京机床研究所。本部分主要起草人：徐光武、李祥文。1

1范围

机床检验通则

GB/T 17421. 4--2003/ISO 230-4 : 1996第4部分：数控机床的圆检验

GB/T17421的本部分规定了两线性轴线联动所产生的圆形轨迹的圆滞后、圆偏差及半径偏差的检验和评定方法。有关的检验工具见GB/T17421.1—1998中的6.6.3说明。本部分的目的是提供种检验数控机床轮廓特性的方法。2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB/T17421的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T17421.1--1998机床检验通则第1部分：在无负荷或精加工条件下机床的几何精度（eqvISO 230-1:1996)

3术语和定义

下列术语和定义适用于GB/T17421的本部分。3.1

名义轨迹 nominal path

数控编程的圆形轨迹，它由直径(或半径）、圆心的位置及在机床工作区的方向来定义，既可以是一个整圆也可以是一个不小于90°的部分圆。3.2

实际轨迹actualpath

按编程的名义轨迹运动时机床产生的轨迹。3.3

圆后 H circular hysteresis H两实际轨迹的最大半径差，其中一个轨迹是顺时针轮廓运动，另一个是逆时针轮廊运动（见图1）。注：评定基准是两个实际轨迹的最小二乘方圆的圆心。0.02mm

十，两个实际轨迹的最小二乘方圆的圆心，。起始点；

1-实际轨迹，顺时针方向；

一实际轨迹，逆时针方向。

圆沸后，Hxy=0.008mm

图1圆滞后H的评定

GB/T 17421. 4—2003/ISO 230-4:19963.4

圆偏差G circular deviation G包容在实际轨迹上的两个同心圆（最小区域圆）的最小半径差，如图2所示，还可用最小二乘方圆的最大半径范围来评定。

注1；圆偏差不包括安装误差，即检验工具的定心误差，注2：圆偏差的测量不需要带标定长度的检验装置，而半径偏差需要。圆偏差 G和半径偏差F 之间的区别参照附录A。

注3：当一个平面内的一条线上的所有点都包含在半径差不超过给定值的两个同心圆内时，则认为这条线是圆的(见图2和GB/T17421.1—1998中的6.6.1)。0.02mm

最小区域圆的圆心；

0起始点；

1———最小区域圆；

实际轨迹。

圆偏差,Gxy =0. 012 mm

图 2圆偏差 G的评定

半径偏差Fradial deviationF

实际轨迹与名义轨迹间的偏差，名义轨迹的圆心有下列两种：a）机床上检验工具的圆心；

b）最小二乘方圆的圆心。

注1：从圆心向外测量为正偏差，反之为负偏差（见图3）。半径偏差用最大差值Fmax和最小差值Fmin表示。注2：当适用于上述a)的情况时，半径偏差F包括安装误差。注3：半径偏差F和圆偏差G的区别参照附录A。0.02mm

十名义圆的圆心；

0起始点；

一名义轨迹；

实际轨迹。

半径偏差,Fzx,max=+0.008 mm

Fzx.min = -- 0. 006 mm

图3半径偏差F的评定

轴线标志identification of axes产生实际轨迹的运动轴线的标示符号。GB/T17421.4—2003/ISO 230-4:1996senseof contouring（顺时针或逆时针的轮廓线，适用于圆偏差G和半径偏差F）轮廓方向

以运动轴线标志顺序表示方向，即运动方向是从第一个下标所表示的轴线正向移动到第二个下标的轴线正向；例如：X轴和Y轴顺时针运动所产生的圆偏差G，记为Gyx，逆时针运动时则记为GxY。4检验条件

4.1环境

在环境温度可以控制的场所，温度应设定为20℃。对其他温度下测定的检验工具和机床标称读数应进行修正，获得在20℃时的检测结果（仅适用于半径偏差的测量）。机床和有关的检验工具应在检测环境中放置足够长的时间（最好过夜），以确保在检验前达到热稳定状态。应避免气流以及阳光、上置热源等外部辐射的影响。4.2被检机床

被检机床应完成装配并经充分运转。在开始检验圆滞后、圆偏差及半径偏差之前，应完成所有必要的调平和功能检验。

全部圆检验均应在机床无负载，即无工件的条件下进行。4.3温升

检验前应按供方/制造厂的规定或供方/制造厂与用户的协议进行适当的升温。如未规定其他条件，则检验前的准备工作仅限于必要的检验工具的调整。4.4检验参数

检验参数包括：

a）名义轨迹的直径(或半径)；

b）轮廓进给率；

按3.7表示的轮廓方向（顺时针或逆时针）；d）产生实际轨迹的机床运动轴线；e）

检验工具在机床工作区的位置；f）

温度（环境温度、检验工具的温度、机床的温度），仅用于半径偏差的测量；数据获得方法（当不等于360°时的数据采集范围，各不同的位置、实际轨迹的起始点和终点、g）

用于数字数据获取的测量点数，是否采用了数据平滑处理)；h）在检验循环中机床使用的补偿；i）滑动装置或移动元件在非检验轴上所处的位置。4.5检验工具的标定

为了测量半径偏差，应标定检验工具的基准尺寸。5检验方法

为了检验圆滞后H，应顺序测量两个实际轨迹：顺时针轮廓方向和逆时针轮廓方向。所有与实际轨迹相对应的测量数据(包括反向点的峰值)都应在评定时采用。注：对于部分圆的半径偏差F，应使安装误差最小。6结果的表达

以下用数字数据确定的检验结果优先采用图解法表示：GB/T17421.4—2003/ISO 230-4:1996a）

圆滞后H；

圆偏差G，用于顺时针或逆时针轮廓；半径偏差，Fmax和Fmin，用于顺时针或逆时针轮廓，修正到20℃。c）

表达检验结果的典型示例见图4、图5和图6。检验报告应包括下列项目：

检验日期；

一机床名称；

测量装置；

-检验参数（见4.4）。

描绘的图形应标出放大比例。

供方/制造厂和用户之间的协商要点7

供方/制造厂和用户之间的协商要点如下：、a）机床检验前的温升（见4.3）；检验参数（见4.4）；

需要提供的圆滞后H、圆偏差G和/或半径偏差F[来自6a),6b),6c)]的检验结果数据。示例1：

检验日期：

检验工具：

检验参数

名义轨迹的直径：

轮廓进给率：

轮廓方向：

被检机床的轴线(X、Y、Z)：

检验工具的位置

圆心(X/Y/Z)：

-对刀具基准的偏置（X/Y/Z)：

-对工件基准的偏置(X/Y/Z)：

获取数据的方法

一起始点：

终点：

测量点数（仅用于数字数据）：数据平滑处理：

使用的补偿：

非检验轴线位置：

两个实际轨迹的最小二乘方圆的圆心，起始点；

粗线一—实际轨迹，从+Y到+X；实际轨迹，从+X到+Y。

细线——

圆滞后,Hxy0.014 mm

GB/T 17421.4---2003/ISO 230-4:1996机床名称：

500 mm/min

250/250/100mm

0/0/--80 mm

0/0/30mm

第四象限

第四象限

Z=150 mm

图4圆滞后H的数据表达示例

GB/T 17421. 4-2003/ISO 230-4: 1996示例2：

检验日期：

检验工具：

检验参数

名义轨迹的直径：

轮廊进给率：

轮廊方向：

被检机床的轴线(X、Y、Z)：

检验工具的位置

—圆心(X/Y/Z)：

-对刀具基准的偏置（X/Y/Z)：

对工件基准的偏置（X/Y/Z)：

获取数据的方法

-起始点：

终点：

测量点数（仅用于数字数据）：数据平滑处理：

使用的补偿：

非检验轴线位置：

十最小区域圆的圆心；

起始点。

圆偏差，Gxy=0.018mm

机床名称：

1 000 mm/min

+X到+Y

250/250/300mm

0/0/-80 mm

0/0/230mm

第四象限

第四象限

Z=350mm

图5圆偏差G数据表达示例

示例3：

检验日期：

检验工具：

检验参数

名义轨迹的直径：

轮廓进给率：

轮廓方向：

被检机床的轴线(X、Y、Z)：

检验工具的位置

圆心(X/Y/Z)：

对刀具基准的偏置（X/Y/Z)：

对工件基准的偏置（X/Y/Z)：

环境温度：

一检验工具的温度：

机床的温度：

获取数据的方法

一起始点：

终点：

测量点数（仅用于数字数据）：数据平滑处理：

使用的补偿：

非检验轴线位置：

最小圆的圆心；

起始点；

一名义迹，

半径偏差，Fyx.max=十0.005 mmFyx,min = -0. 013 mm

GB/T 17421. 4--2003/ISO 230-4 : 1996机床名称：

300 mm/min

+Y到+X

250/250/100 mm

0/0/-80 mm

0/0/30mm

第四象限

第四象限

温度补偿

Z=150 mm

6半径偏差F的数据表达示例

GB/T 17421. 4-2003/ISO 230-4: 1996附录A

（资料性附录）

圆偏差G和半径偏差F的区别

表A.1指出了圆偏差G和半径偏差F之间的区别。表A.1圆偏差G和半径偏差F之间的区别影

形状偏差”

直径偏差

位置偏差

圆偏差G

不包括，因为不评定最小区域圆的直径不包括，因为最小区域圆的位置由实际轨迹确定圆和实际轨迹形状之间的偏差(例如：椭圆形状偏差)。b

名义轨迹和实际轨迹的直径偏差。半径偏差F

检验部分圆时包括，用于一个整圆时不包括名义轨迹和实际轨迹的中心位置的偏差（例如：在X轴和Y轴上的偏差)。B.1概述

附录B

（资料性附录）

GB/T17421.4—2003/IS0230-4:1996典型的机床偏差对轨迹的影响

本附录指出了典型的机床偏差对圆形运动的主要影响。这些独立的偏差表示了对实际被检圆轨迹的综合影响，因而仅用本附录中的资料不足以对圆测量进行详细分析。数控机床的两线性轴线联动产生的圆形轨迹，受两轴线的几何偏差和数控及其驱动装置偏差的影响。

B.2几何偏差的影响

B.2.1累积直线定位偏差的影响

当X轴线运动过长时，如由于比例的偏差，圆形轨迹变成了椭圆，其长轴平行于X轴线。如果假定Y轴线没有偏差，平行于Y轴线的轨迹直径不变，即该直径等于名义直径[见图B.1a)]。当X轴线运动过短时，并假定Y轴线没有偏差，圆形轨迹变成了椭圆，其长轴平行于Y轴线。长轴的直径等于名义直径[见图B.1b)]。a）X轴线运动过长

-名义轨迹；

2——实际轨迹。

b）X轴线运动过短

图B.1轴线运动过短和过长时对圆形轨迹的影响B.2.2轴线不垂直的影响

假定在XY平面上具有垂直度偏差时，X轴线和Y轴线互不垂直且两轴线间的夹角大于90°，圆形轨迹在长短轴方向分别为士45°时变成为一个椭圆。长轴方向为一45°［见图B.2a)]。当两轴线间的夹角小于90°，圆形轨迹在长短轴方向分别为土45°时同样变成为一个椭圆，但长轴方向是+45°［见图B.2b)]。

GB/T 17421. 4--2003/ISO 230-4 : 1996a）夹角大于90°

名义轨迹；

实际轨迹。

b)夹角小于90°

图B.2轴线不垂直对圆形轨迹的影响B.2.3周期偏差的影响

周期偏差也影响圆形轨迹。圆形轨迹的偏差是非椭圆形的。假定乙轴线存在周期定位偏差，图B.3显示了轨迹的变化。

图B.3Z轴线周期偏差的影响

B.3数控及其驱动装置的影响

由两个线性数控轴线联动产生的圆形轨迹给出了数控系统及其驱动装置的动作信息。每个轴线的运动都很复杂，当圆形轨迹的进给率保持不变时，轴线的行程、速度及加速度呈正弦或余弦变化。B.3.1反向误差及其补偿的影响

当两驱动装置中存在任意反向误差时，则名义轨迹变成了中心点不同的四个1/4圆组成的圆形（见图B.4)。

GB/T17421.4-2003/ISO 230-4:1996图B.4未被补偿的反向误差

当机床安装了反馈元件，可以使用数控系统对任意反向误差进行检测和修正。修正需要一段时间，致使反向点产生峰值（见图B.5）。机械的反向间隙越大或数控响应越慢（例如：位置环增益小），这些峰值越高。

机加工圆在反向点出现峰值，在线性轴线定位精度和重复定位精度检验标准中未体现（例如：GB/T17421.2），因为按照这些标准的规定，检验仅在机床停止运动后进行。Y

图B.5补偿过的反向误差

B.3.2轴线加速度的影响

如果圆形轨迹的进给率增大，则轴线的加速度相应地增大。轴线以下列方式运转：当进给率较高，频率较快时，运动的幅度减小。由此导致实际轨迹的直径比名义轨迹的直径小（见图B.6）。在下列情况下的圆形运动的实际轨迹：1

低速轮廓进给率；

2——中速轮廓进给率；

高速轮廓进给率；

起始点和终点。

图B.6轴线加速度的影响

北检院检验检测中心能够参考《GB/T 17421.4-2003 机床检验通则 第4部分：数控机床的圆检验》中的检验检测项目，对规范内及相关产品的技术要求及各项指标进行分析测试。并出具检测报告。

检测范围包含《GB/T 17421.4-2003 机床检验通则 第4部分：数控机床的圆检验》中适用范围中的所有样品。

测试项目

按照标准中给出的实验方法及实验方案、对需要检测的项目进行检验测试，检测项目包含《GB/T 17421.4-2003 机床检验通则 第4部分：数控机床的圆检验》中规定的所有项目，以及出厂检验、型式检验等。

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检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验，获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检研究院的服务范围

1、指标检测：按国标、行标及其他规范方法检测

2、仪器共享：按仪器规范或用户提供的规范检测

3、主成分分析：对含量高的组分或你所规定的某种组分进行5~7天检测。

4，样品前处理：对产品进行预处理后，进行样品前处理，包括样品的采集与保存，样品的提取与分离，样品的鉴定以及样品的初步分析，通过逆向剖析确定原料化学名称及含量等共10个步骤;

5、深度分析：根据成分分析对采购的原料标准品做准确的定性定量检测，然后给出参考工艺及原料的推荐。最后对产品的质量控制及生产过程中出现问题及时解决。